JPS5933233B2

JPS5933233B2 - 接地系の絶縁抵抗測定装置

Info

Publication number: JPS5933233B2
Application number: JP51143850A
Authority: JP
Inventors: 良司穴原; 紘一佐藤; 元四郎金田; 満雄斉藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1984-08-14
Also published as: JPS5368290A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、接地系の絶縁抵抗測定装置、とりわけ浮遊容
量の多い電路の絶縁抵抗を活線状態で測定することを可
能にした絶縁抵抗測定装置に関する。

電気機器の絶縁抵抗の測定は、一般に”’メガ−゛’と
称せられている測定器を用いて行なわれる。

この測定器の場合には測定しようとする回路の両端に高
電圧（５００〜１０００Ｖ）を印加してその両端面を介
して流れる電流を検出し、この電流検出値から抵抗値を
求めている。活線状態の回路の絶縁抵抗測定装置として
は、商用周波数よりも低い周波数の交流電圧を被測定回
路に重畳して、これによつて循環する電流を検出するよ
うにしたものが知られている。

しかしながらこの公知の装置は非接地系への適用だけに
限定されているばかりでなく、浮遊容量等によつてかな
りの影響を受け測定精度が悪いという欠点がある。この
ために、接地系に適用可能であつて、活線状態でも可能
なものとして、特開昭５１−１２６１８５号公報に開示
されている装置がある。

この装置は補助電圧源を用いて接地線から系統周波数よ
りも低周波数の電圧を印加し、この電圧により接地線を
流れる電流を検出して絶縁抵抗を測定するものである。
しかし、この装置においても浮遊容量等によつてかなり
の影響を受け精度が悪いという欠点がある。このような
浮遊容量等の影響を除去するものとして接地線を流れる
電流のうち有効分のみを取り出して絶縁抵抗を測定する
ことが考えられる。しかし、この方法は無効分が有効分
に対して著しく大きい場合には十分な精度をもたせるこ
とができないという欠点がある。本発明の目的は、接地
系に適用可能であつて活線状態でも測定可能であり、ま
た浮遊容量の影響が除去されて高精度の測定が可能であ
るような絶縁抵抗測定装置を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、系統周波数よりも低い周
波数を有し接地線に挿入接続される補助電圧源と、接地
線に流れる電流を検出する電流検出部と、この電流検出
部の出力信号と補助電圧源の電圧信号とを掛算要素によ
り掛算して電流検出部によつて検出される電流から有効
分を取り出す演算部とを具備してなるものにおいて、演
算部は補助電圧源の電圧位相に対して９００だけ位相ず
れた所定の信号を形成する移相器を含み、掛算要素の一
方に入力端に導かれる電流検出部の出力信号にその移相
器の出力信号が重畳される構成により達成される。

演算部によつて算出される接地線を流れる電流の有効分
は、浮遊容量を介する電流成分を含まず、絶縁抵抗を介
する電流成分となり、従つて演算部の出力信号は測定す
べき絶縁抵抗の逆数に比例した値を有する。また、移相
器は補助電圧源に接続され、その電圧位相に対して９０
０だけ位相のずれた所定の信号を形成し、この信号は電
流検出部の出力信号に重畳されるので、これによつて電
流検出部の出力信号に含まれる無効分がかなりの割合で
相殺された後に有効分検出のための演算が行なわれるの
で演算精度を向上させることができる。演算部の後段に
は使用目的に応じて低域通過済波器、絶縁増幅器、ある
いは対数関数発生器等が設けられ、更には指示計あるい
は警報信号発生回路等が付加される。例えば６００以下
の低電圧の配電系統では一線が直接接地され、その際に
接地抵抗は７５Ω以下とすべき旨の規定があり、従つて
接地線に挿入される補助電圧源は、接地線側から見てそ
れ相応に低いインピーダンスを有していなければならな
い。

このためには補助電圧源の出力端子間に低抵抗を接続す
ればよい。しかしながらこの場合には補助電圧源の容量
をかなり大きくする必要がある。そこで、本発明の有利
な実施形態によれば、補助電圧源に、１次巻線よりも２
次巻線数の少い送出変圧器を持たせ、この変圧器の２次
巻線を接地線に挿入接続するようにしている。このよう
にすれば、接地線側から見たインピーダンスを低くして
も、補助電圧源から見ればそれよりも大きなインピーダ
ンスとなる。更に、測定装置の挿入電路（接地線）に対
するインピーダンスを小さくするのに、補助電圧源の出
力端子間に、系統周波数に対して低インピーダンスとな
り、補助電圧源の周波数に対しては高インピーダンスと
なる戸波器を接続すると効果的である。

電流検出部としては接地線に直列に挿入接続される抵抗
を使用することができる。

演算部は補助電圧源からの電圧と電流検出部との出力電
圧とを導かれる掛算器であつてよい。その場合に掛算器
の少なくとも一方の入力側には系統周波数成分を除去す
る淵波器を設けるのがよい。以下、図面を参照しながら
本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明による絶縁抵抗測定装置の実施例を示
す。

絶縁抵抗を測定されるべき直接接地系の系統周波数が例
えば５０Ｈｚである場合に、その直接接地系の接地線の
ところで送出される補助電圧はその系統周波数よりも十
分に低い、とりわけ整数分の１の周波数、例えば１０Ｈ
ｚに選ばれる。この補助電圧を発生する装置として、変
圧器Ｔｒｌおよび電源回路ＰＷＳを介して給電される低
周波発振器０ＳＣが設けられている。この発振器０ＳＣ
は接地線ＥＬに直列に挿入されるため、この発振器が接
続される端子間には、系統周波数５０Ｈｚに対しては直
列共振して低インピーダンスとなり発振器周波数１０Ｈ
ｚに対しては並列共振して高インピーダンスとなるよう
に定数選定された済波器Ｆ１が接続されている。発振器
０ＳＣから接地線ＥＬのところで送出された補助電圧ｖ
によつて接地線ＥＬに流れる電流ｉを検出するために、
接地線ＥＬに電流検出抵抗ＲＯが直列に挿入される。

電流１は測定すべき絶縁抵抗Ｒを介して循環する電流成
分１Ｒのほ３かに、浮遊容量Ｃを介して循環する電流成
分１ｃを含み、更には活線状態にあるため系統周波数の
電流成分も含んでいる。抵抗Ｒ。に生じた電流１に比例
した電圧信号は、掛算器ＭＵＰを備えた演算部に導かれ
る。また、演算部には発振器０ＳＣの出力電圧を導かれ
る。掛算器ＭＵＰの両入力側には必要に応じて変圧器Ｔ
ｒ２，Ｔｒ３が設けられる。掛算器ＭＵＰの、電流１に
比例した電圧信号が導かれる方の入力側には、淵波器Ｆ
２およびＡＰｌが設けられ、また電流１に比例した電圧
信号には発振器０ＳＣに接続された変圧器Ｔｒ４および
移相器を介して得られた所定の電圧信号が重畳されるよ
うになつている。更に、掛算器ＭＵＰの後段には増幅器
ＡＰ２を介してメータリレーＭＬが接続され、このメー
タリレーの響報接点を介して変圧器Ｔｒｌから時限リレ
ーＴが付勢できるようになつていて、このリレーＴの接
点により出力端子０ＵＴ１を介して外部へ警報信号を取
り出せるようになつている。また別の出力端子０ＵＴ２
からは増幅器ＡＰ２の出力電圧を取り出すことができる
。電子的構成要素０ＳＣ，ＡＰ１，ＭＵＰ，ＡＰ２の電
源として、整流器を含む電源回路ＰＷＳが設けられてい
る。演算部の基本原理は次の通りである。

発振器０ＳＣの角周波数をｗとし、発振器電圧ｖをとお
くことにすると、この電圧ｖによつて接地線に流される
電流１は、電圧ｖと電流１との掛算を行なうと、となる。

つまり掛算出力の直流成分はＶ２／Ｒとなる。発振器電
圧ｖの実効値を一定にしておけば、その掛算出力の直流
成分は測定すべき絶縁抵抗Ｒに逆比例し、浮遊容量Ｃに
は関係しない。従つて演算部における掛算器ＭＵＰの後
段に接続されたメータリレーＭＬは絶縁抵抗Ｒに逆数に
比例した値を指示する。これと同時に、メータリレーＭ
Ｌは、絶縁抵抗Ｒの逆数が所定値を上回つたとき、即ち
絶縁抵抗Ｒが所定値を下回つたとき警報信号を発すべく
リレーＴの付勢回路を閉成する。また掛算器ＭＵＰの後
段の増幅器ＡＰ２の出力電圧が使用目的に応じて外部に
取り出せるようになつていて、例えばローパスフイルタ
によつて絶縁抵抗Ｒに逆比例した値を持つ信号を得たり
、更には関数発生器により絶縁抵抗Ｒに比例した信号に
変換したりすることもできる。抵抗ＲＯによつて検出さ
れる電流１に含まれる系統周波数成分は、発振器電圧ｖ
との掛算結果にいて、先の式（１）の直流分には何ら影
響を及ぼさず、系統周波数との差および和の周波数の脈
動成分を掛算結果に混入させるにすぎない。

従つて発振器周波数を系統周波数に対して十分に少さく
選んでおけば、電流１に含まれる系統周波数成分（およ
びそれの高調波成分）は、先の式（１）における右辺第
２項の動脈成分と同様にメータＭＬの平均値指示作用あ
るいはローパスフイルタによつて除去される。しかしな
がら、測定感度を上げるため、あるいは増幅器ＡＰｌや
掛算器等の設計を容易にするためには図示の如くフイル
タＦ２を設けて、ここで電流検出信号に含まれる系統周
波数成分を除去してから掛算器ＭＵＰに与えることが望
ましい。更に、移相器ＰＨからの補償電圧信号を電流検
出信号に重畳することによつて測定精度を上げることが
できる。即ち、例えば発振器電圧ｖを基準ベクトルとし
て、電流１，ｉＲ，ｉｃをそれぞれベクトルＩｌＯ，ｉ
ｒ，ｉｃとしてベクトル図を描くと第２図のようになる
。直接接地系の接地線に発振器電圧１０によつて流され
る電流１，０に含まれる容量分１Ｃは、一般に純抵抗分
１Ｃに比べてはるかに大きくなり、第２図のベクトル図
における角度φが８５な以上になることも珍しくない。
従つて測定装置としては、感度を高めようとすると増幅
器の飽和等の問題が生じ回路構成上の制約を受ける。そ
こで、所望の測定結果には関係のない容量分（ｃ）を予
め十分に小さくしておけば、上述のような問題を軽減す
ることができ、測定精度の向上が図れる。このために、
発振器０ＳＣに変圧器Ｔｒ４を介して移相器ＰＨが接続
されていて、この移相器の出力端から発振器電圧を９０
０だけ移相した電圧信号が取り出され、この電圧信号は
抵抗ＲＯから取り出された電流測定信号に重畳される。
この場合に移相器ＰＨからの電圧信号の電流測定信号に
対する重畳極性は、その電流測定信号に含まれる容量分
１ｃが減少する極性に選ばれている。移相器ＰＨとして
は微分回路もしくは積分回路として構成された公知の９
０路移相回路を使用することができる。この場合移相器
ＰＨの出力電圧の振幅は、例えば変圧器Ｔｒ４のタツプ
切換等によつて調整可能にしておくことが好ましい。第
３図は、本発明の別の実施例を示す。この第３図の実施
例が第１図の実施例と異なつている点は発振器０ＳＣが
送出変圧器Ｔｒ５を介して接地ＥＬに挿入されているこ
とである。この送出変圧器Ｔｒ５の１次巻線は発振器０
ＳＣに接続されると共に並列抵抗器Ｒ１に接続され、そ
してそれの２次巻線は接地線ＥＬに直列に挿入接続され
る。今、変圧器Ｔｒ５の１次巻線および２次巻線をそれ
ぞれＮｌ，ｎ２とすると、接地線側発振器０ＳＣ側を見
たインピーダンスＺは、と表わすことができる。

このインピーダンスｚは接地抵抗を規定値内にとどめる
ために制約を受け、特に直接接地系にあつては十分小さ
く選定する必要がある。フイルタＦ１によつて系統周波
数に対する接地線のインピーダンスの低減効果が得られ
るが、これとて限度があつて必ずしも十分でない場合が
ある。このような場合に、発振器０ＳＣの接地線ＥＬへ
の接続区間に小さな抵抗Ｒ１を接続することは効果的で
あるが、その反面小さな抵抗であるために発振器０ＳＣ
の容量を非常に大きくしておかなければならないという
難点がある。ところが、本実施例に従つて変圧器Ｔｒ５
を付加して、１次巻線ｎ１、よりも２次巻線Ｎ２を小さ
く選定しておけば、インピーダンス変換作用により発振
器０ＳＣの容量の増大を軽減することができしかも測定
装置の絶縁耐圧を高めることができる。更に、この変圧
器Ｔｒ５は接地事故時に過大な電流がフイルタＦ１に流
れ込むのを防止するのにも役立つ。つまり、このような
過大な電流に対して変圧器Ｔｒ５が飽和するようにして
おけば、フイルタＦ１への過大な電流の流れ込みを避け
ることができる。第３図における残りの構成要素は、第
１図におけると全く対応しているので、対応する構成要
素てついて第１図における同一の参照符号を付すだけに
とどめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す回路接続図、第２図は第１
図を説明するための補助図、第３図は本発明の他の実施
例を示す回路接続図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１系統周波数よりも低い周波数を有し接地線に挿入接
続される補助電圧源と、接地線に流れる電流を検出する
電流検出部と、この電流検出部の出力信号と補助電圧源
の電圧信号とを掛算要素により掛算して電流検出部によ
つて検出される電流から有効分を取り出す演算部とを具
備してなるものにおいて、演算部は補助電圧源の電圧位
相に対して９０°だけ位相のずれた所定の信号を形成す
る移相器を含み、掛算要素の一方の入力端に導かれる電
流検出部の出力信号にその移相器の出力信号が重畳され
ることを特徴とする絶縁抵抗測定装置。